几种蕨类植物孢子质量及形态计量学研究外文翻译资料

几种蕨类植物孢子质量及形态计量学研究

原文作者：

Felipe Gomez-Noguez, Blanca Perez-Garcia, Klaus Mehltreter,Alma Orozco-Segovia, Irma Rosas-Perez

摘要：

孢子质量和大小是我们了解孢子散布和蕨类植物生物地理学的基础。因此，在本研究中提出了一个测量生物颗粒质量的简单方法。本文测量了23种蕨类植物的孢子质量，以及孢子大小和类型。物种可以根据孢子大小分为三个等级，分别为4-19ng（12种），37-46ng（6种）和69-90ng（5种），但这与他们的倍性水平无紧密关联。某些物种（Blechnum falciforme ）的孢子质量变化很大，能产生了不同倍性水平的孢子。23个种的所有孢子平均质量为33.9plusmn;6.03ng与花粉粒的质量相当，但比报道的于空中传播的兰科植物的种子低3倍。蕨类孢子极轴和赤道轴的平均长度分别为37.4mu;m、48mu;m。蕨类孢子平均含水量为1.7%，且与贮藏时间无关。虽然蕨类植物的孢子在平均质量上与花粉粒不同，但它们由于高脂、低含水量，因此其密度比较低。

关键词：空气粒子、分散、倍性水平、孢子大小、孢子量

1介绍

蕨类孢子在空气中的传播能力仍然是蕨类生物学的中一个有争议的话题。尽管一些学者认为孢子具有很大的风散发潜力（史密斯，1972；特雷恩，1970；1972；1985；1986；杜林根霍斯特，1983；巴林顿，1993年；史密斯，1993年；施奈勒和立博斯特，2007年）和对不利环境的抵抗力（裴智，1979年，2002年；马格劳和穆塞尔曼，1979年；巴林顿，1993年；谢菲尔德，1996年；莫兰，2008年），但另一些学者认为：尽管每个蕨类植物能够大量产生多达数百万个孢子，但大多数孢子往往仅在距离母株较近地方生存（彭罗德和麦考密克，1996）。此外，中小型陆生蕨类植物的草本生长习性，使得孢子在潮湿的林下土壤中能够快速沉积，布尔格（1995）和卡斯普日克（2004）提出蕨类孢子的质量可能比其他空气传播颗粒（例如花粉）大，但仅通过对单个蕨类物种的孢子质量的测量，未能得到蕨类是所产生的孢子最大的物种之一（鲁加等1991）。同时，借助斯托克方程，孢子质量与浮力和终极速度直接相关（库森斯等，2008），因此需要精确测量并开发更好的孢子扩散模型。由于较高的水含量会增加孢子质量，因此也必须测量水含量。非绿色蕨类植物孢子的平均含水量较低，为2-4%（巴雷斯特罗斯和沃尔特斯，2007），绿色蕨类孢子含水量为17-49%（加布里埃尔加兰和普拉达，2011）。孢子的脂质与碳水化合物的比例直接影响其水分含量。因为碳水化合物是水溶性的，而脂质不是，所以脂质与碳水化合物的比率较高，例如脂类含量为50%的可溶性孢子和可溶性糖含量为1%的蕨类孢子，使其水分含量较低（费利佩等，1989）。

我们的研究目标是（1）引入一个简单的基于细胞计数室的质量测量方法蕨类孢子；（2）比较不同蕨类物种的孢子质量以及和其他空气中的小颗粒物的差异，如兰花种子与风媒花粉粒的关系；（3）研究孢子与风媒花粉粒的其他形态计量参数关系；（4）证实蕨类孢子残余水分含量低。

2.材料和方法

2.1孢子大小和质量

我们选择了23种属于不同四目的蕨类植物（Cyatheales、Gleicheniales、Marattiales、Polypodiales），涵盖了具有不同孢粉学特征的孢子，此前已收集到高质量的孢子样品（无碎片）（2-11年，见表1），根据Farfan Santillan研究中的相关方法（2014），在显微镜下随机选择并测量30个的未经乙酰化的半永久性制剂的孢子极轴和赤道轴的长度（图1a，b）。从每个样本中，取少量孢子转移到称重室内的分析天平上进行称重（Ohaus AS120，Pinebrook，NJ，USA）。根据每个孢子样品的初始重量，用酒精加水（70:30，v:v）稀释，使孢子密度达到4.25 mg mL^-1。随后，对管子进行搅动，确保孢子溶液均匀，用微量移液管将等份0.01毫升的溶液（Gilson，Pipetman 20，美国）放入细胞计数室（Marienfield GmbH，劳达德国科尼格肖芬），得到总容积为0.9 mm³。再孢子数在显微镜下进行（Olympus BX-41，东京，日本）放大100倍。对每种植物的10个孢子样品进行了测定。孢子质量是用以下公式：

ms=（weight_tot*vol_obs）/（spores_obs*vol_tot）

其中ms是每个孢子的质量；weight_tot是样品的重量重量；vol_obs是在细胞计数室中观察到的体积（0.9 mm³=0.0009 mL）；spores_obs是孢子在细胞计数室中的孢子数；vol_tot是样品溶液的总体积。因为样品溶液的孢子密度 density_tot=weight_tot/vol_tot

保持恒定于4.25mg*mL^-1且细胞计数室腔室的体积为0.0009mL，可以将公式简化为：

Ms=（density_tot*vol_obs）spores_obs=0.003825mg/spores_obs

图1.a(a)单孢子和（b）三孢子（1000times;）的极坐标和赤道轴的长度；(a,c)扁桃体孢子，(a)赤道图,(c)远端面（上孢子）和近端面（狭孢子),(b,d)四棱孢子,(b)赤道视图；ee：外部孢子,ac:气腔;(d)远端面.

2.2含水量

为了测量含水量，将少量孢子（4.8–140 mg）放入10毫升小瓶中，在25°C条件下于天平上称重（OhausAS120，美国）。然后，将小瓶放在烘箱中（费利萨242A，DF，墨西哥）45℃下的条件下24小时，再次称重，重复三次。由于孢子质量的数据既不服从正态分布，也不均匀，所以进行了Kruskal-Wallis试验，以及多重比较。用NCSS统计软件进行统计分析版本7.1.21（Hintze，2007）。另外，回归分析进行了调查，以了解孢子赤道轴和极轴的长度与孢子质量之间的关系。使用table curve 2D 版本3（AISN软件，美国伊利诺伊州芝加哥）对模型进行拟合。

表1 凭证样本和所研究物种的染色体数目

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